Lần đầu tiên chụp được ảnh spin nguyên tử

Mặc dù các nhà vật lí thừa nhận rằng công nghệ điện tử học spin đang xuất hiện có thể vượt mặt điện tử học truyền thống trong việc xây dựng thế hệ tiếp theo của những máy tinh nhanh hơn, nhỏ hơn, hiệu quả hơn, và những dụng cụ công nghệ cao, nhưng không ai thật sự từng nhìn thấy spin – một tính chất cơ lượng tử của các electron - ở từng nguyên tử cá lẻ, tính cho đến nay. Trong một nghiên cứu công bố trên tờ Nature Nanotechnology trực tuyến vào hôm chủ nhật rồi, các nhà vật lí tại trường đại học Ohio ở Mĩ và trường đại học Hamburg ở Đức giới thiệu những hình ảnh đầu tiên của spin đang tác dụng.

alt

Hình dạng và diện mạo khác nhau của từng nguyên tử coban này là do hướng spin khác nhau. Ảnh: Saw-Wai Hla, Đại học Ohio.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kính hiển vi tự tạo với một đầu nhọn tráng sắt để thao tác với các nguyên tử coban trên một tấm mangan. Qua kính hiển vi quét chui hầm, đội khoa học đã định vị lại từng nguyên tử coban trên bề mặt làm đổi hướng spin của các electron. Hình ảnh mà các nhà khoa học thu được cho thấy các nguyên tử có dạng một chỗ thò ra nếu hướng spin là hướng lên, và có dạng chỗ thò ra kép với chiều cao bằng nhau khi hướng spin là hướng xuống.

Nghiên cứu cho thấy các nhà khoa học có thể quan sát và thao tác trên spin, một kết quả có thể tác động đến sự phát triển trong tương lai của ngành lưu trữ từ tính cấp độ nano, các máy tính lượng tử và các dụng cụ điện tử học spin.

“Những hướng khác nhau ở spin có thể nghĩa là những trạng thái khác nhau cho sự lưu trữ dữ liệu”, theo Saw-Wai Hla, phó giáo sư vật lí và thiên văn học ở Viện Nano và Các hiện tượng lượng tử thuộc trường đại học Ohio và là một trong những nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu trên. “Những dụng cụ nhớ của các máy tính hiện nay gồm hàng chục nghìn nguyên tử. Trong tương lai, chúng ta có thể sử dụng một nguyên tử thôi và làm tăng công suất của máy tính lên hàng nghìn lần”.

Không giống như các dụng cụ điện tử, chúng giải phóng nhiệt, các dụng cụ gốc điện tử học spin được trông đợi là sẽ tiêu tán ít công suất nhiệt hơn.

Các thí nghiệm được thực hiện trong chân không cực cao ở nhiệt độ thấp 10 Kelvin, với việc sử dụng helium lỏng. Các nhà nghiên cứu sẽ cần quan sát hiện tượng trên ở nhiệt độ phòng trước khi nó có thể dùng trong những ổ cứng máy tính.

Nhưng nghiên cứu mới trên đề xuất một lộ trình đi đến ứng dụng đó, theo lời tác giả đứng đầu nhóm nghiên cứu, Andre Kubetzka thuộc trường đại học Hamburg. Để tưởng tượng ra hướng spin, đội khoa học không những sử dụng một kĩ thuật mới, mà còn sử dụng một bề mặt mangan với trạng thái spin, hóa ra, cho phép các nhà khoa học thao tác trên spin của các nguyên tử coban đang nghiên cứu.

“Sự kết hợp thao tác trên spin và tính nhạy spin mang lại một viễn cảnh mới cho việc xây dựng những cấu trúc cấp độ nguyên tử và nghiên cứu các tính chất từ của chúng”, Kubetzka nói.

Theo PhysOrg.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 14)
22/06/2018
Các số lượng tử Số lượng tử chính mô tả mức năng lượng của các lớp vỏ electron không phải là cách duy nhất để chúng
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 13)
21/06/2018
Cấu trúc nguyên tử Mô hình nguyên tử mà Bohr và Rutherford mô tả là khá đơn giản, với một hạt nhân nguyên tử tại trung tâm,
Các va chạm hạt bên trong LHC trông như thế nào?
20/06/2018
Nếu hai proton va chạm ở tốc độ bằng 99,9999991% tốc độ ánh sáng thì chúng có tạo ra âm thanh hay không? Máy Va chạm Hadron
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 3)
18/06/2018
Trái Đất quay tròn xung quanh Mặt Trời theo một vòng trònMô hình nhật tâm sơ khai Là nhà thiên văn học và nhà toán học xứ
Những bài học thiên văn ngắn (Phần 2)
18/06/2018
Rõ ràng Trái Đất không chuyển độngMô hình địa tâm Là một trong những nhà triết học có sức ảnh hưởng nhất ở phương

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com